为了综合传统不可逆电穿孔和ns脉冲的特点,充分发挥脉冲电场非热治疗肿瘤的优势,将高频ns脉冲串引入到消融肿瘤组织的应用中,并研究了此高频ns脉冲串在生物组织中产生的热效应。通过多参数有限元方法对施加1对针电极的肝脏和肿瘤组织的温度以及热损伤进行了仿真,施加的电压范围为1~4 k V,脉冲宽度范围为50~500 ns,重复频率介于100 k Hz~1 MHz之间,脉冲串长度为100μs,脉冲串的重复频率为1 Hz。使用Pennes生物传热方程计算电热耦合下的温度,并根据Arrhenius公式计算热损伤。结果表明:肿瘤在单个脉冲串作用下在100μs时刻达到的最高温度为49.26℃;在1 s时刻最高温度为40.4℃,经过1 s时刻之后热损伤的累积程度只有0.001 6,不会造成热损伤;通过参数拟合,可以得到任意参数下的组织温度以及热损伤。研究结果可为将来的实验研究提供参数选择的理论依据。用有限元方法对肝脏肿瘤以及正常组织进行热效应的仿真，改变多参数高频ns脉冲的参数，利用多参数的分析方法研究了热效应与脉冲参数（如脉冲宽度、脉冲幅值、脉冲个数等）之间的关系，并进行了拟合和参数估计，研究结果有望为后续高频ns脉冲串用于肿瘤治疗的参数选择提供理论指导。1模型及方法1.1有限元模型文中采用有限元分析软件COMSOLMul-tiphysics建立了肝脏以及肿瘤的电热耦合模型，肿瘤采用球体，直径为1cm，肿瘤周围的正常肝脏组织用圆柱体来表示，底面直径为10cm，高度为10cm，其模型及网格剖分如图1所示。 本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/ 直径为1cm的肿瘤通常布置1对针电极即可，对于较大的肿瘤可能需要布置更多的电极针来达到尽可能消融肿瘤的目的。电极针的间距和插入深度是基于本课题组之前对直径为1cm肿瘤的优化仿真结果，为高频ns脉冲串作用-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动滚圆机滚弧机折弯机使电场消融组织达到最大利用率而尽可能少地损伤正常组织，电极针的直径为1mm，间距为5.4mm，插入深度为6mm[27]。1.2参数模型本文引入一种高频ns脉冲串的脉冲形式，旨在用μs来调制ns脉冲，脉冲示意图如图2所示。图1肝脏及肿瘤组织模图6(a)为当脉冲宽度为500ns，100μs时刻肿瘤最高温度与电压、重复频率的关系。图6(b)为当重复频率为1MHz时，100μs时肿瘤最高温度与电压和脉冲宽度的关系。从图6中可以看出，温度与脉冲宽度和频率的关系是线性的，而与电压为幂次关系。图7(a)为当脉冲宽度为500ns时，热损伤程度与电压和重复频率的关系；图7(b)为当重复频率为1MHz时，1s时刻热损伤与电压和脉冲宽度的关系。由图7可以看出，热损伤和脉冲参数之间的关系均为非线性。2.3不造成热损伤的参数范围确定将所有参数下的仿真结果通过MTTLAB进行数据分析，得出使得温度≤44℃的参数范围如图8和图9所示。由于仿真中只仿真了1串脉冲，因此只有在100μs脉冲作用结束后温度才会＞44℃，经过一定时间的散热，温度即会低于这个值。以下参数范围的确定都是基于100μs的时间点来分析的。图8是基于2维的参数分析方法得出的当固定脉冲宽度为500ns时，可以使温度＜44℃时的电压和频率范围，即位于曲线左下方的区域。同理，当固定重复频率为1MHz时，可得出电压和脉冲宽度的图5温度在截线上的分布范围。另外，采用多参数综合分析的方法，分析3个参数同时变化时使温度≤44℃的参数范围，如图9所示。图9(a)和(b)为同1个图的不同视角，为了更直观的展示曲面的形状。3个坐标分别代表不同的参数，分别为电压、脉冲宽度和重复频率。位于曲线下方区域所对应的参数范围即为使得最高温度≤4高频ns脉冲串作用-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动滚圆机滚弧机折弯机 本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/